1. Rugosité - site de gisele bareux

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Mesures interférométriques en lumière blanche
Microscopie interférentielle
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NOMS : ……………………………. Date : ………………….
………………………….
………………………….
COMPTE-RENDU
N°
Questions
Pts sur
place
Pts.
Remarques :
Principes /3 pts
2
Le microscope interférométrique Veeco
Description - Tableau1
Techniques de mesures.
___/2
3
Etude Excel
Sonde de cohérence - Tableau2
___/1
Mise en œuvre / 8 pts
1
Mesure d'étast de surfaces
Décomposition du profil
___/2
2
Mesure par PSI
Miroir
Miroir_PSI_X5_FOV1.opd
Miroir_PSI_X20_FOV1.opd
Lentille
Lent_PSI_X20_FOV0,5.opd
___/1.5
___/1.5
3
Mesure par VSI
Etalon de calibration
Etalon_VSI_X5_FOV1.opd
RugoElalon_VSI_X20_FOV1.opd
CN2_VSI_X?_FOV?.opd
___/1.5
___/1,5
Performances / 9 pts
1
Avantages et inconvénients des coeff. R
Tableau 3
Mesure de rugosité Tableau 4
Conclusions
___/2
2
Courbure et stries d'une lentille
___/1
4
Calibration PSI
___/1
5
Etude de répétabilité en suivant une
procédure - feuille annexe.
___/4
6
Autres techniques
___/1
Note:
____/20
cadre 1 : Barème de correction.

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INTRODUCTION - PRINCIPES
1. Système optique de mesures.
2. Le microscope interférométrique Veeco.
2.1 Description
ELEMENTS
SOURCE
BLANCHE
FILTRE DE DENSITE
FILTRE PASSE
BANDE
OBJECTIF INTERFERO-
METRIQUE
CAMERA CCD
FONCTION
Eclairer
Attenuerl’intensité
lumineuse
Définir la
longueur de
cohérance
Réaliser les
interférences
Visualiser
Dénomination
emplacement
sur NT1100
White light
source
Spectral or
neutral densité
filter
Filter sélector
Microscope objectif
+ translator + miroir
interférométrique
CCD Caméra
Tableau 1
Compléter le Tableau 1.
L'IOA intègre aussi une FOV. Qu'est-ce qu'une FOV ? Quelle est son rôle ?
De combien d'objectifs dispose la tourelle ? Précisez le type et le grossissement de chacun.
FOV : Ce sont 3 oculaires (0.5,1 ou A) pouvant être placés entre la caméra et l’objectif afin d’augmenter la taille du
champ de vision
Objectifs : Il y en a 4 parmi lesquels 1 Michelson (x5) et 3 mirau (x10-x20-x50) comprenant l’interféromètre.
2.2 Techniques de mesures.
A quoi sert le transducteur piézo-électrique PZT en mode PSI ? sur quoi agit-il ?
Qu'est-ce que le système LVDT utilisé en mode VSI ?
Quel filtre est utilisé en mode PSI ? en mode VSI ?
PZT en mode PSI : Il permet le déplacement linéaire de la surface de référence par petits décalages connus afin
de réaliser un déphasage entre les faisceaux de référence et l’échantillon.
Système LVDT en mode VSI : C’est un moteur qui permet le déplacement vertical de l’objectif pour scanner
l’échantillon.
Filtres : VSI : Filtre de densité neutre PSI : filtre d’étroitesse de bande.
3. Etude Excel
Evaluer la différence de marche limite appelée longueur de cohérence l . Compléter le Tableau 2
Comment varie l'allure du signal lorsque la BP varie ? Expliquer le terme "sonde de cohérence".
 = 0,91 µm
Pas de filtre
Filtre passe-bande
BP :  (µm)
 0,30
0,025
0,050
0,10
limite évalué (µm)
2.1
14.5
7.3
2
calculé (µm)
2.8
33.1
16.6
8.3
Tableau 2
Sonde de cohérence :
La longueur de cohérence augmente lorsque la largeur de bande passante augmente.
Sonde permettant le balayage vertical sur l’objet.

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MISE EN ŒUVRE
1. Mesure de profils et d'états de surfaces - Décomposition du profil
Quelle est la longueur de la surface d'évaluation de CN2 ? Quel filtre permet d'observer la forme ? L'ondulation
? La rugosité ? Précisez f et c. Proposer un filtre qui permet de voir les défauts plus fins (arrachements, piqûres,
fentes, rayures …), précisez s. Quelle doit être la longueur d'évaluation pour faire la mesure de la rugosité ?
La longueur de la surface d’évaluation du CN2 est de :
Le filtre passe-bas permet d’observer le défaut de forme
Le filtre passe-bande permet d’observer l’ondulation
Le filtre passe-haut permet d’observer la rugosité
f= 0,25 mm et c = 0,08 mm
Il faut utiliser un filtre passe-haut avec s = 0.025 mm
La longueur d’évaluation sera de 0.125 mm
2. Mesures par PSI
2.1 Miroir
Miroir_PSI_X5_FOV1.opd Montrer votre réglage
2.2 Lentille
Lent_PSI_X20_FOV0,5.opd
3. Mesure par VSI
3.1 Etalon de calibration
Etalon_VSI_X5_FOV1.opd Montrer votre réglage
3.2 Echantillon de rugosité
CN2_VSI_X?_FOV?.opd ; Rugetalon_VSI_X20_FOV1.opd.
PERFORMANCES DU SYSTEME
1. Rugosité
1.1 Avantages et inconvénients des coefficients R
1.2 Mesure de rugosité CN2
Quelles valeurs de rugosité allez-vous retenir ?
Faire une sortie imprimante de la représentation 2D avec diagrammes en X et en Y et les valeurs de Ra, Rt
retenues
Paramètres
Avantages
Inconvénients
Ra
Elle est souvent utilisée pour représenter la
rugosité moyenne.
Il ne donne pas d’informations sur la forme
des irrégularités
Il n’est pas dépendant des différentes longueurs
d’ondes qui composent la surface
Rq
Il est en fait un meilleur paramètre de rugosité
pour discriminer différentes surfaces
Il présente les mêmes problèmes que le Ra en ce
qui concerne les longueurs d’ondes
Rt
Il donne la hauteur totale du profil sur la
longueur d' évaluation
Il est facilement faussé par des points extrêmes
aberrants

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Les mesures retenues sont celles avec correction du tilt et du cylindre.
2. Etude de la courbure et des stries d'une lentille
Faire une sortie imprimante de "2D Analysis". Profondeur des stries. Valeur de Rq
Mesurer la valeur de Rq dans une région ne comportant pas de stries (sans oublier de compenser la courbure
sphérique).
3. Calibration du mode PSI
L’étalonnage PSI utilise un miroir d’état de surface /10 comme échantillon. On règle la mise au point, la saturation
et le tilt pour avoir des franges les plus sombres possibles sans saturation sur toute la surface, puis VISION 32 fait
l’ajustement du pzt pour avoir un décalage de phase de 90° ± 5° maximum.
4. Performances de la méthode
Réaliser une étude de rugosité Ra ou Rq sur un cylindre de métal cylindrique permettant d'évaluer la
répétabilité. Utiliser la démarche indiquée. Faire un rapport détaillé de votre étude et y porter vos conclusions sur
une feuille annexe. Compléter votre étude avec "Technical Reference Manual"
5. Autres techniques
Quelles sont les techniques concurrentes à la microscopie interférométrique ? Champ d'application de chacune.
Les techniques concurrentes sont :
- Crayon optique – sonde optique chromatique : utilisé pour mesurer les pas de vis, rugosité moyenne et forme
- Microscope à stylet classique : rugosité, polissage
- Crayon optique (triangulation laser) : grande rugosité et forme
- Microscopie électronique à balayage (MEB) : microstructures
- Microscope à champ proche : micro rugosité et microstructures.
Compensation
None
Tilt
Cylinder
Rq
Rt
Tableau 3